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お問い合わせやWEBでよく閲覧されている解析事例を定期的に紹介しています。


167 – 三相誘導電動機の鉄損解析

概要

誘導電動機においても高効率化は重要なテーマです。
高効率化のためには、鉄損も低減する必要があります。特にインバータ駆動による高回転化で鉄損の比重が高まる傾向にあり、コア内で複雑な分布を持つ鉄損をシミュレーションにより予測することは有益です。
本日は、回転速度3,300(r/min)時のステータコア、ロータコアの鉄損をJMAGで確認した事例についてご説明します。

磁束密度分布

回転速度3,300(r/min)時のステータコアとロータコアの磁束密度分布を図1に、測定位置1、2、3、4における磁束密度R成分の磁束密度波形を図2に、測定位置2の結果をFFTした結果を図3に示します。また、定常状態のトルク、1次電流の振幅を表1に、かごに流れる2次電流を図4に示します。
測定位置1、2を比較すると、測定位置2では磁束密度の値も変化量も大きいのに対し、測定位置1では磁束密度の値、変化量は小さくなっています。測定位置3、4でも測定位置3の値が大きいことが確認できます。また、測定位置2、3を比較すると測定位置2の変化量が大きいことが確認できます。これらの磁束密度の違いは鉄損に影響を与えます。

図3より、測定位置2では、電源周波数である120(Hz)が支配的であることが確認できます。
2次電流の周波数がロータ側の磁束密度に影響を与えています。

図2-図4についてはWEBでご覧ください。

ジュール損失密度分布/ヒステリシス損失密度分布/鉄損密度分布

ステータコアとロータコアのジュール損失密度分布、ヒステリシス損失密度分布および鉄損密度分布をそれぞれ図5、図6、図7に、ステータコアとロータコアそれぞれの損失割合を 図8に示します。
磁束密度波形で確認したように、磁束密度の変化量が小さい箇所に比べ磁束密度の変化量が大きい箇所の方が、ジュール損失密度が高くなっています。

また、ヒステリシス損失でも同様の傾向が見られ、表2よりジュール損失、ヒステリシス損失ともにステータが占める割合が大きいことが確認できます。

図6-図8についてはWEBでご覧ください。

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今回は基本的な特性を確認するための実用的なツールである等価回路で誘導電動機を表現します。変圧器の等価回路の紹介から始め、誘導電動機の等価回路を説明しております。
本セミナーで、回転磁界と同期せずに回転している誘導電動機を等価回路で表現できるのかをご確認いただければと思います。また、今回は1次と2次の抵抗を実際に計算するところまでを紹介しており、リアクタンスの計算については、次のセミナーで紹介いたします。

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